EP0100442A1

EP0100442A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Prüfüng von Linsen

Info

Publication number: EP0100442A1
Application number: EP83106409A
Authority: EP
Inventors: Wolfgang Dr. Grimm; Hermann Schürle
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; Carl Zeiss AG
Priority date: 1982-07-07
Filing date: 1983-07-01
Publication date: 1984-02-15
Also published as: EP0100442B1; DE3366734D1; US4545678A; DE3225343A1; JPS5918434A

Abstract

Es handelt sich um ein Prüfverfahren für asphärische Linsen, inbesondere Gleitsicht-Brillenlinsen. Dabei wird mit Hilfe einer Masterlinse (4), die im Strahlengang der Optik (6) der Prüfvorrichtung angeordnet ist, das Negativbild (7) einer Testfigur (1) erzeugt. Anschließend wird das Negativbild über den jetzt umgekehrt durchlaufenen Strahlengang auf die Testfigur zurückprojiziert. Wird nun an die Stelle der Masterlinse der Prüfling gesetzt, erscheinen in der Ebene der Testfigur Lichtsäume, die Aufschluß über die Abweichungen der Brechkraftverteilung des Prüflings von den Sollwerten der Masterlinse geben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung von Linsen mit örtlich ungleichmäßig verteilten Flächenbrechwerten.
In der Augenoptik finden in zunehmendem Umfang Gleitsicht-Brillenlinsen Verwendung, d.h. Brillenlinsen die mehrere örtlich verschiedene Flächenbrechwerte aufweisen, wobei der Übergang zwischen den verschiedenen Bereichen kontinuierlich ist. Bei solchen Linsen weicht zumindest eine ihrer Flächen von der rotationssymmetrischen Gestalt ab, d.h. sie ist osphärisch.
Bei der Fertigung sind Linsen, insbesondere auch Brillenlinsen dahinigehend zu überprüfen ob und wie gut sie den oder die geforderten Flö-chenbrechwert(e) aufweisen. Eine solche Prüfung erfolgt bei sphärischen Linsen meist interferentiell. Dazu wird auf die zu prüfende Fläche ein Probeglas mit dem Betrage nach gleicher, jedoch mit entgegengesetztem Vorzeichen versehener Krümmung gelegt und es werden die in der sehr )dünnen Luftschicht zwischen den beiden Flächen entstehenden Interferenzerscheinungen beobachtet.
Es ist ohne weiteres verständlich, daß eine solche Qualitätsprüfung bei asphärischen Linsen kaum durchführbar und zudem sehr teuer ist.
Ein Ausmessen der zu prüfenden Fläche von Punkt zu Punkt mittels eines Fühlers führt zwar zu genauen Ergebnissen ist jedoch so umständlich und teuer, daß es in der Fertigungskontrolle nicht einsetzbar ist.
Eine, an sich bekannte interferometrische Prüfung mit Hilfe künstlich hergestellter Hologramme ist zwar möglich, jedoch teuer und justierempfindlich und deshalb in der Fertigungskontrolle nicht einsetzbar.
Es ist nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung von Linsen mit örtlich ungleichmäßigen Flächenbrechwerten zu schaffen, das einfach ausführbar ist und sehr schnell eine Aussage darüber erlaubt, wo und wie die Flächenbrechwerte des Prüflings von den Sollflächenbrechwerten abweichen.
Diese Aufgabe wird noch dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß zunächst über einen, eine Musterlinse (Master) enthaltenden Strahlengang ein Bild einer Testfigur erzeugt und fotographisch festgehalten wird, daß danach dieses Testbild durchleuchtet und über den gleichen Strahlengang, in dem anstelle der Musterlinse die zu prüfende Linse angeordnet ist, auf die Testfigur abgebildet wird, und daß schließlich aus der Abweichung zwischen der Testfigur und der Abbildung des Testbildes die örtliche Verteilung der Abweichung des Flächenbrechwerts des Prüflings vom Sollflächenbrechwert bestimmt wird.
Bei diesem Verfahren wird also eine an sich beliebig gestaltete Testfigur unter Einschaltung der Musterlinse, d.h. der Linse, welche die geforderten Sollflächenbrechwerte aufweist in eine Ebene abgebildet und es wird das dort entstehende Testbild festgehalten. Wird nun mittels derselben, jedoch in umgekehrter Richtung durchlaufenen Optik das Testbild wieder auf die Testfigur abgebildet, so läßt sich keine Abweichung erkennen, solange die Musterlinse im Strahlengang ist. Wird dagegen die Musterlinse durch die zu prüfende Linse ersetzt, so weicht das mit ihrer Hilfe abgebildete Testbild von der Testfigur entsprechend den Fehlern des Prüflings ab. Es läßt sich auf einen Blick erkennen, daß und wo eine solche Abweichung vorliegt.
Es ist zweckmäßig das Testbild als Negativ der Testfigur festzuhalten. In diesem Fall entsteht also bei der Prüfung eine gleichmäßig geschwärzte Fläche in der Testfigur-Ebene solange der Prüfling keine Fehler aufweist. Ist dagegen der Prüfling fehlerhaft, so treten in der Testfigur-Ebene weiße Säume auf.
Unter Umständen kann es auch zweckmäßig sein das Negativbild zu färben, so daß sich also Fehler des Prüflings in der Testbild-Ebene durch Farbsöume kennzeichnen.
Besonders vorteilhaft ist es die Testfigur so auszubilden, daß ihre Strichstärke der Toleranzabweichung entspricht. Diese Toleranzabweichung kann beispielsweise zu 1/8 dpt. festgelegt werden, was in einem ausgeführten Beispiel zu Strichstärken von 0,7 mm der Testfigur führt.
Als Testbild kann beispielsweise ein Muster gleichmäßig und parallel nebeneinander liegender Striche, d.h. ein Gitter verwendet werden. In diesem Fall sind die durch Fehler des Prüflings verursachten Lichtsöume besonders gut zu beobachten.
Es ist auch möglich das Verfahren so auszubilden, daß noch Erzeugung des Testbildes in der Testbild-Ebene die zu seiner Erzeugung verwendete Original-Testfigur gegen eine solche ausgetauscht wird, die anstelle der Striche helle Streifen enthält, welche von dunklen Strichen gesäumt sind. Bei der eigentlichen Prüfung wird also eine Linie des Testbildes zwischen die Striche der neuen Testfigur abgebildet. Auch hier treten irgendwelche durch Fehler verursachte Lichtsöume besonders deutlich hervor.
Bei der Vorrichtung zur Ausführung des geschilderten Testverfahrens ist zwischen der Ebene der Testfigur und der Testbildebene eine Halterung zur Auflage der Musterlinse bzw. der zu prüfenden Linse und ein Objektiv mit vorgeschalteter Blende kleiner Apertur vorgesehen. Die kleine Apertur im Abbildungsstrahlengang dient zur Kompensation großer Brechwertunterschiede des Prüflings.
Soll das Testverfahren nach der Erfindung zur Prüfung von Gleitsicht-Brillenlinsen Anwendung finden, so ist es zweckmäßig die Testfigur in einer Ebene anzuordnen, welche zur optischen Achse des Strahlenganges geneigt verläuft und diese Neigung verstellbar zu machen. Dadurch läßt sich in gewissem Umfang die Brechwertverteilung über die Gleitsichtfläche kompensieren.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren 1-4 der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung;
Fig. 2a eine Testfigur, und
Fig. 2b das von dieser Testfigur unter Einschaltung einer Gleitsicht-Brillenlinse in den abbildenden Strahlengang erzeugte Testbild;
Fig. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel der Test-Vorrichtung;
Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Testfigur, wie sie beispielsweise zur Prüfung von Gleitsicht-Brillenlinsen Verwendung findet.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Fläche bezeichnet, welche zur Auflage einer Testfigur dient. Diese Testfigur kann beispielsweise die aus Fig. 2a ersichtliche Gestalt eines Gitters haben. Die Fläche 1 ist geneigt und ihre Neigung ist, wie durch den Doppelpfeil 2 dargestellt, einstellbar. Mit 3 ist eine Auflage zur Halterung des Prüflings 4 bezeichnet. 5 bezeichnet eine Blende kleiner Öffnung, welche beispielsweise einen Durchmesser von 1,0 mm haben kann. Hinter dieser Blende ist ein Objektiv 6 angeordnet, das zusammen mit der Linse 4 ein Bild der Testfigur in der Ebene 7 erzeugt. Dieses Testbild kann beispielsweise die aus Fig. 2b ersichtliche Gestalt haben, wenn der Prüfling 4 als Gleitsicht-Brillenlinse ausgebildet ist.
Das in der Ebene 7 erzeugte Testbild wird fotogrophisch festgehalten, so daß es beispielsweise ein Negativbild der Testfigur darstellt.
Zur eigentlichen Prüfung wird nun das in der Ebene 7 angeordnete Testbild über eine Lichtquelle 8 und einen Kondensor 9 durchleuchtet und mittels der Optik 6,5,4 auf die in der Fläche 1 angeordnete Testfigur abgebildet.
Bleibt die Musterlinse 4 im Strahlengang, so füllen die von dem in der Ebene 7 angeordneten Negativbild der Testfigur erzeugten schwarzen Linien genau die Zwischenräume zwischen diesen Linien in der Testfigur der Fig. 2a aus. Es wird also in der Ebene 1 ein gleichmäßig geschwärztes Bild beobachtet.
Wird nun das Musterglas 4 durch eine zu prüfende Linse ersetzt, so erscheinen in der Fläche 1 der Testfigur helle Lichtsäume, welche einen direkten Aufschluß über die örtliche Abweichung des Flächenbrechwertes des Prüflings vom Sollflächenbrechwert geben.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist zwischen der Testfigur und der Auflage 3 eine Kompensationsoptik angeordnet, welche aus einer Feldlinse 10 und einer Kompensationslinse 11 besteht. Diese Optik dient zur Kompensation eines vorbestimmten Teils der dioptrischen Wirkung des Prüflings.
Die beschriebene und dargestellte Vorrichtung findet ganz besonders vorteilhaft Anwendung zur Prüfung von Gleitsicht-Brillenlinsen, insbesondere auch in der Fertigungskontrolle. Bei der Prüfung solcher Linsen wird zweckmäßig eine Vorrichtung verwendet, welche dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 entspricht, wobei das Testbild beispielsweise die in Fig. 4 dargestellte Gestalt haben kann.

Claims

1. Verfahren zur Prüfung von Linsen mit örtlich ungleichmäßig verteilten Flächenbrechwerten, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst über einen, eine Musterlinse (Master) enthaltenden Strahlengang ein-Bild einer Testfigur erzeugt und photogrophisch festgehalten wird, daß danach dieses Testbild durchleuchtet und über den gleichen Strahlengang, in dem anstelle der Musterlinse die zu prüfende Linse angeordnet ist, auf die Testfigur abgebildet wird, und daß schließlich aus der Abweichung zwischen der Testfigur und der Abbildung des Testbildes die örtliche Verteilung der Abweichung des Flächenbrechwerts des Prüflings vom Sollflächenbrechwert bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Testbild als Negativ der Testfigur festgehalten-wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Negativbild gefärbt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Testfigur ein gitterförmiges Linienmuster verwendet wird.

5. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zur Halterung der Testfigur dienende Fläche (1), eine zur Abbildung der Testfigur in eine Negativebene (7) dienende Optik, welche eine Auflage (3) zur Halterung der Musterlinse (4) bzw. der zu prüfenden Linse und ein Objektiv (6) mit vorgeschalteter Blende (5) kleiner Apertur enthält und durch ein Beleuchtungssystem (8,9) zur Durchleuchtung der Negativebene (7).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Testfigur und der Linsenauflage (3) eine Kompensationsoptik (10,11) zur Kompensation eines vorbestimmten Teils der dioptrischen Wirkung des Prüflings angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Testfigur eine Strichfigur verwendet ist, deren Strichstärke der zulässigen Toleranzabweichung der zu prüfenden Linse entspricht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Aufnahme der Testfigur dienende Fläche (1) schräg zur optischen Achse des Abbildungsstrahlenganges angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Fläche (1) einstellbar ist.

)0. Vorrichtung nach Anspruch 5 und einem oder mehreren der folgenden, gekennzeichnet durch ihre Anwendung zur Prüfung von Gleitsicht-Brillenlinsen.